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NB-IoT下行波形生成

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这个例子展示了如何生成LTE-Advanced Pro版本13窄带物联网(NB-IoT)波形的测试和测量使用LTE工具箱™的应用程序软件。

介绍

3 gpp提出了一个新的空气界面,窄带物联网(NB-IoT)优化低数据率机器类型通信LTE-Advanced Pro版本中13。NB-IoT提供成本和功率效率的改进,因为它避免了复杂的基于LTE的系统所需的信令开销。

LTE工具箱可以用于生成符合标准NB-IoT下行复基带波形代表180 kHz窄带载波适合测试和测量的应用。个人的波形由物理层通道和信号和MATLAB值类NBIoTDownlinkWaveformGenerator可用于完整的资源元素(重新)网格和时域波形的一代。LTE工具箱支持所有NB-IoT金宝app操作模式——独立、guardband和带内。

  • 独立:NB-IoT航母部署在LTE谱之外,如频谱用于GSM或卫星通信

  • Guardband: NB-IoT航母部署在两个LTE之间Guardband运营商

  • 带内:NB-IoT航母部署在资源块的LTE载体

带内模式可以进一步分组根据物理细胞身份(PCI)使用,Inband-SamePCI Inband-DifferentPCI。如果Inband-SamePCI,物理层细胞身份和PCI是相同的问题可以对LTE的端口和通道信号做出假设。操作模式是NB-IoT表示MIB (MIB-NB),它提供了用户设备的基本信息(问题)。网络可以使用无线资源控制信息分配一个非链接载体的问题操作锚载体,看到TS 36.331 6.7.3.2 [57.3.2.4)和部分(9]。

这个示例创建了NB-IoT下行,相关的物理层信道和信号有:

  • 窄带主同步信号(nps)

  • 窄带辅助同步信号、普通)

  • 窄带参考信号(NRS)

  • 窄带物理广播信道(NPBCH)

  • 窄带物理下行共享信道(NPDSCH)

  • 窄带物理下行控制信道(NPDCCH)

NB-IoT支金宝app持两种载波配置:

  • 主播:首次NB-IoT问题所使用的载体细胞选择、获取mib和系统供油信息块(兄弟姐妹),在空闲模式和随机访问。、普通,nps NPBCH和系统信息传输的载体。

  • 非链接:航母只用于实际的数据交换的连接模式。、普通,nps NPBCH,和系统信息传播载体。

在这个例子中,我们演示了NB-IoT下行网格和波形生成。下面的部分解释物理信号和渠道,形成电网关键概念包括子帧重复、逻辑性和传输通道映射,不同的配置和相应的网格。此外,所涉及的参数波形生成显示创建波形按用户要求。

示例输出复杂的基带波形以及密集的网格包含所有上面提到的物理通道和信号以及信息数据中包含的每个子帧的类型。波形可用于各种应用程序从射频测试接收机的仿真实现。

NB-IoT下行子帧配置

本节解释了上面提到的物理层信道和信号映射到下行子帧。

  • 下行一点地图配置:一个逻辑向量NB-IoT下行子帧。NB-IoT下行子帧被定义为子帧用于NPDCCH NPDSCH没有携带SIB1-NB,它不包含子帧携带nps、、、NPBCH和NB-IoT系统信息块1型(SIB1-NB)。的NB-IoT下行副框架可以使用参数配置Config.DownlinkBitmap在NBIoTDownlinkWaveformGenerator班。

  • nps &、:如下图所示,nps传播子帧5在每一帧的子帧中传输、9帧与帧数nf充实的nf国防部2 = 0。nps和、允许的问题同步NB-IoT细胞。

  • NPBCH:NPBCH用于携带34位MIB-NB (TS 36.212 6.4.1 [2])。MIB-NB编码成1600位码字(TS 36.211 10.2.4.1 [1])。码字是均匀地划分为8区块,每一个都有200位传输的子帧0和重复在连续帧后的7 (TS 36.211 10.2.4.4 [1])。映射的码字比特见下图。

  • NPDSCH:NPDSCH关键特性的子帧重复。NB-IoT重复定义了两个方案的情况下NPDSCH携带广播控制信道(BCCH)。BCCH携带SIB1-NB逻辑通道,系统信息消息,等。没有携带BCCH意味着NPDSCH可能携带分页控制通道(PCCH)共同控制通道(CCCH),专用控制信道(DCCH),专用的交通通道(DTCH)等(TS 36.300 6.1.3.2和5.3.1a [6])。两个重复方案见下图。NPDSCH重复参数包含在码字子帧的数量NSF和重复的次数NRep。图显示了重复模式的例子NRep= 4 NPDSCH BCCH和时的情况NRep= 8例NPDSCH时没有携带BCCH和NSF对这两种情况下= 3。对于携带BCCH,所有的子帧码字传输之前重复码字。时没有携带BCCH,重复的子帧码字分钟(NRep, 4)其他子帧之前执行相同的重复。后的码字是重复的分钟(NRep, 4)次,重复执行相同的步骤,直到全部完成,即。重复的NRep次了。重复计划的详细说明可以在TS 36.211 10.2.3 [1]。

重复的子帧显示在上面的图映射到可用的子帧分配给NPDSCH传播。作为一个典型的例子,下面的图演示了如何执行映射的子帧NPDSCH SIB1-NB,其中包含最重要的系统信息的问题(TS 36.331 6.7.2 [5])。

SIB1-NB携带在8子帧(NSF= 8)和映射到子帧4每隔一帧在16个连续帧中是重复的NRep时报》(NRep= 4,8或16,看到TS 36.213 16.4.1.3表16.4.1.3-3 [3])。重复是等距的一段时间内256帧(TS 36.331 5.2.1.2a [5])。起始帧数第一NPDSCH传输周期取决于窄带身体细胞的身份NNCellID重复的次数NRep(TS 36.213 16.4.1.3表16.4.1.3-4 [3])。

NB-IoT下行网格

除了上面描述的子帧配置,生成的网格下面进一步解释重新分配子帧。锚的网格是两帧包含nps载体,、,NRS, NPBCH, SIB1-NB NB-IoT下行子帧携带NPDSCH NPDCCH。比较了网格独立的和Inband-SamePCI操作模式。网格可以使用网格显示方法生成的类NBIoTDownlinkWaveformGenerator,即。,创建一个对象ngen类型的NBIoTDownlinkWaveformGenerator和调用ngen.displayResourceGrid。

  • 关系,:再保险位置可以配置的数量关系,港口和窄带身体细胞的身份,即。,参数字段NBRefP和NNCellID在结构上ngen.Config,分别。

  • nps &、:第一个11副载波用于nps,所有12副载波在一个物理资源块用于、普通。子帧中的前3个OFDM符号并不用于nps /、普通。关系,不传播任何子帧包含nps /、普通。nps的REs /、穿刺的LTE特异性参考信号(CRS)只有在带内模式。CRS端口的数量影响着刺穿可以通过参数配置字段CellRefP在结构上ngen.Config(TS 36.211 10.2.6和10.2.7 [1])。

  • NPBCH:REs被刺破的关系和CRS使用NRS和CRS天线端口的最大数量(分别为2和4),对操作模式(TS 36.211 10.2.4 [1])。这是由于问题没有知识使用的天线端口的数量和操作模式。

  • NPDSCH:操作模式独立的和Guardband击穿了,REs关系;带内操作模式,NRS和CRS的REs被刺穿。操作模式是带内时,前3个OFDM符号的子帧不习惯NPDSCH SIB1-NB,第一个ControlRegionSizeOFDM符号的子帧不习惯当NPDSCH由NB-IoT下行子帧。ControlRegionSize是一个参数字段结构ngen.Config配置LTE控制区域大小NPDSCH重新分配(TS 36.211 10.2.3.4 [1],TS 36.213 16.4.1.4 [3]和TS 36.331 6.7.2 [5])。LTE控制区域大小配置开始OFDM符号位置在NB-IoT下行子帧携带NPDSCH和NPDCCH带内操作模式。

  • NPDCCH:评分量表和CRS刺穿在NPDSCH上面所描述的一样。带内操作模式时,第一个ControlRegionSizeOFDM符号NPDCCH的子帧不习惯。NPDSCH一样,ControlRegionSize用于配置NPDCCH重新分配(TS 36.211 10.2.3.4 [1],TS 36.213 16.4.1.4 [3]和TS 36.331 6.7.2 [5])。

ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator;图;%显示资源网格与默认的“独立”操作模式ngen.displayResourceGrid;图;%改变操作模式“Inband-SamePCI”ngen.Config。OperationMode =“Inband-SamePCI”;ngen.displayResourceGrid;

的对象ngen包含以下:

  • 资源分配和传输块大小为NPDSCH (TBS)表(参见TS 36.213 16.4.1.3 16.4.1.5 [3])

  • 结构ngen.Config与NB-IoT eNodeB配置参数字段NPBCH,SIB1NPDSCH,NPDCCH和NPDSCH配置NPBCH、NPDSCH携带SIB1-NB NPDCCH NPDSCH不携带SIB1-NB(即。分别,NPDSCH由NB-IoT下行子帧)。

ngen%显示所有可用的属性nsfTable = ngen.NSFTable%显示TS 36.213 16.4.1.3的子帧表数量enbConfig = ngen.Config%显示NB-IoT eNodeB配置npbchConfig = ngen.Config.NPBCH%显示NPBCH配置sib1npdschConfig = ngen.Config.SIB1NPDSCH%显示的配置NPDSCH携带SIB1-NB
ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator属性:配置:[1 x1 struct] NSFTable: [8 x2表]NRepTable: [16 x2表]TBSTable: [112 x3表]NRepTableSIB1: [12 x2表]TBSTableSIB1: [12 x2表]NSFTable = 8 x2表安全部队NSF中国画0 1 1 2 2 3 3 4 5 4 5 6 6 8 7 10 enbConfig =结构体字段:TotSubframes: 20 NNCellID: 0 NBRefP: 1 CellRefP: 4 ControlRegionSize: 3 NFrame: 0 OperationMode:“Inband-SamePCI”DownlinkBitmap: [1 1 1 1 1 1 1 1 1 1] CarrierType:“锚”DLGapThreshold: 32 DLGapPeriodicity: 64 DLGapDurationCoeff: 0.1250 NPSSPower: 0 NSSSPower: 0 NPBCH: [1 x1 struct] SIB1NPDSCH: [1 x1 struct] NPDCCH: [1 x1 struct] NPDSCH: [1 x1 struct] npbchConfig =结构体字段:力量:0 EnableCoding:”“DataBlkSize: 34数据源:‘PN9 sib1npdschConfig =结构体字段:启用:”的力量:0 NRep: 4 EnableCoding:”“DataBlkSize: 208数据源:“PN9”

NPDCCH / NPDSCH配置

下面的重新生成网格将解释如何配置使用的子帧NB-IoT下行子帧使用下行地图,以及如何配置的参数NPDCCH / NPDSCH由NB-IoT下行子帧。的NB-IoT下行子帧可以通过参数配置字段DownlinkBitmap结构ngen.Config。在这个例子中,非链接载体用于禁用nps,、, NPBCH和SIB1-NB网格。

支持多个NPDCCH和NPDSCH波形发生器。金宝app每个NPDSCH和NPDCCH包含一个传输块和下行控制信息(DCI)消息,分别。NPDCCH / NPDSCH指定的参数结构,和多个NPDCCH / NPDSCH表示为一个结构向量。

一个NPDCCH以下参数配置的结构ngen.Config.NPDCCH:

  • 启用:启用或禁用NPDCCH(“上”,“关闭”)。

  • 权力:相对实力NPDCCH符号在频域与假设的关系,权力是1。

  • NCCE:选择窄带控制元素(ncc)携带NDPCCH频道。的值可以是一个标量或矢量的两个条目。一个标量或矢量表示NPDCCH 0或1的格式,分别。输入值0(1)表明NCCE 0(或NCCE 1)。NCCE 0副载波0到5和NCCE 1占用副载波6到11,分别。(TS 36.211 10.2.5.1 [1])。

  • NRep:数量的重复NPDCCH候选人(TS 36.213 - 16.63])。允许的值是2 ^ n美元,其中n = 1…10。

  • 征求:最大数量的重复NPDCCH (TS 36.213 - 16.63])。它影响NPDCCH传输差距。允许的值是2 ^ n美元,其中n = 1…10。

  • RNTI:无线电网络临时标识符用于匆忙。

  • StartSubframe:基于启动子帧索引的NPDCCH生成的网格。

  • DataBlkSize:DCI的长度信息。

  • 数据源:DCI的信息碎片。参数可以直接作为位向量定义或使用一个随机的数据类型如,‘PN9-ITU’,‘PN9’,‘PN11’,‘PN15’,‘PN23’。在后者的情况下,生成一个随机位向量为选定的类型。

一个NPDSCH以下参数配置的结构ngen.Config.NPDSCH:

  • 启用:启用或禁用NPDSCH(“上”,“关闭”)。

  • 权力:相对实力NPDSCH符号在频域与假设的关系,权力是1。

  • NPDSCHDataType:NPDSCH携带的数据类型,允许的值是“BCCHNotSIB1NB”或“NotBCCH”。这个值影响重复计划如上所述。

  • NRep:重复的次数(TS 36.211 16.4.1.3 [1])。

  • NSF:子帧的数量在一个NPDSCH码字(TS 36.211 16.4.1.3 [1])。

  • 征求:最大数量的重复NPDCCH NPDSCH有关,其值应该等于相同的字段的值在相应NPDCCH。

  • StartSubframe:基于启动子帧索引的NPDSCH生成的网格。

  • DataBlkSize:传输块大小。

  • 数据源:信息的传输块。使用相同的字段结构是一样的ngen.Config.NPDCCH。

ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator;ngen.Config。CarrierType =“NonAnchor”;%锚或NonAnchorngen.Config。DownlinkBitmap = [1 0 1 1 1 1 1 1 0 1];ngen.Config。TotSubframes = 30;第一NPDCCH %的配置参数npdcch1。使=“上”;npdcch1。权力= 0; npdcch1.NCCE = 1;% 0 1 NCCE NPDCCH格式npdcch1。NRep= 2; npdcch1.Rmax = 16; npdcch1.RNTI = 0; npdcch1.StartSubframe = 0; npdcch1.DataBlkSize = 23; npdcch1.DataSource = randi([0 1],npdcch1.DataBlkSize,1);%的用户可以定义自己的信息碎片第二NPDCCH %的配置参数npdcch2。使=“上”;npdcch2。权力= 0; npdcch2.NCCE = 0;% NPDCCH格式与NCCE 0 0npdcch2。NRep= 4; npdcch2.Rmax = 16; npdcch2.RNTI = 1; npdcch2.StartSubframe = 3; npdcch2.DataBlkSize = 23; npdcch2.DataSource =“PN9”;第一NPDSCH %的配置参数npdsch1。使=“上”;npdsch1。权力= 0; npdsch1.NPDSCHDataType =“BCCHNotSIB1NB”;npdsch1。NSF= 3; npdsch1.NRep = 2; npdsch1.Rmax = npdcch1.Rmax; npdsch1.RNTI = 0; npdsch1.StartSubframe = 10; npdsch1.DataBlkSize = 616; npdsch1.DataSource =“PN15”;第二NPDSCH %的配置参数npdsch2。使=“上”;npdsch2。权力= 0; npdsch2.NPDSCHDataType =“NotBCCH”;npdsch2。NSF= 2; npdsch2.NRep = 4; npdsch2.Rmax = npdcch2.Rmax; npdsch2.RNTI = 1; npdsch2.StartSubframe = 20; npdsch2.DataBlkSize = 616; npdsch2.DataSource =“PN23”;%准备NPDSCH和NPDCCH结构向量ngen.Config.NPDCCH= [npdcch1 npdcch2]; ngen.Config.NPDSCH = [npdsch1 npdsch2]; figure; ngen.displayResourceGrid;

重新生成网格下面解释了如何配置传输差距NPDSCH / NPDCCH根据TS 36.211 10.2.3.4 10.2.5.5 [1]。差距是由参数定义的字段征求上面所提到的,以及以下参数结构ngen.Config:

  • DLGapThreshold:阈值触发传输差距,即。没有差距,如果NPDSCH传播征求<DLGapThreshold。允许的值是32,64,128,256 (TS 36.331 6.7.1 [5])。

  • DLGapPeriodicity:周期性的差距在子帧的数量。它还定义的起始子帧差距,即。,起始子帧数科幻小说满足条件(科幻国防部DLGapPeriodicity)= 0。允许的值是64、128、256、512 (TS 36.331 6.7.1 [5])。

  • DLGapDurationCoeff:用来计算时间的差距在子帧的数量,一起DLGapPeriodicity。时间的差距是由DLGapPeriodicity$ \ * $DLGapDurationCoeff。允许的值是1/8,1/4,3/8,1/2 (TS 36.331 6.7.1 [5])。

下面的例子使用默认参数DLGapThreshold= 32,DLGapPeriodicity= 64,DLGapDurationCoeff= 1/8解释NPDSCH传输差距。下图说明了96 (NRep$ \ * $NSF)NPDSCH子帧由两个缺口的时间中断8子帧,和两个缺口在64 0和子帧子帧开始,分别。

ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator;ngen.Config。CarrierType =“NonAnchor”;%锚或NonAnchorngen.Config。TotSubframes = 150;ngen.Config.NPDCCH。使=“关闭”;%禁用NPDCCHngen.Config.NPDSCH。StartSubframe = 0;ngen.Config.NPDSCH。征求= ngen.Config.DLGapThreshold;%最小值基于给定DLGapThreshold触发传输差距ngen.Config.NPDSCH。NRep = 32;ngen.Config.NPDSCH。NSF = 3;图;ngen.displayResourceGrid;

NB-IoT下行波形生成

生成时域波形的参考测量通道(RMC) NPDSCH性能需求,根据TS 36.101 A.3.12 [7),或注测试模型(N-TM), TS 36.141部分中定义6.1.3-6.1.6 [8]。波形可以使用波形生成方法生成的类NBIoTDownlinkWaveformGenerator,调用方法,一个对象ngen创建和方法可以被使用吗ngen.generateWaveform。

rc =“R.NB.5-1”;%允许的值是‘R.NB.5’,‘R.NB.5-1’,‘R.NB.6’,‘R.NB.6-1’,‘R.NB.7’,‘N-TM’ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator (rc);(波形、网格ofdmInfo) = ngen.generateWaveform;ofdmInfo%显示OFDM配置简介= dsp.SpectrumAnalyzer (ngen.Config.NBRefP);简介。ShowLegend = true;简介。SampleRate = ofdmInfo.SamplingRate;如果ngen.Config。NBRefP== 1 spectrumAnalyzer.ChannelNames = {[“RMC信号”钢筋混凝土“(端口2000)”]};简介(波形);其他的% NBRefP = = 2简介。ChannelNames = {(“RMC信号”钢筋混凝土“(端口2000)”),…(“RMC信号”钢筋混凝土“(端口2001)”]};简介(波形(:1)波形(:,2));结束
ofdmInfo =结构体字段:SamplingRate: 1920000 Nfft: 128窗口:6 CyclicPrefixLengths: [10 9 9 9 9 9 9 10 9 9 9 9 9 9] SubframeChannelTypes: [“NPDCCH”“未使用”“未使用”…]

以下数据生成的时域波形的信号频谱进行比较。如频谱分析仪所示,黄色的信号具有较强的力量比蓝色。这是因为使用黄色一个更高的比例。

%建立一个独立的,非链接载体,禁用NPDCCH,使% REs网格完全被NPDSCH /关系。ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator;ngen.Config。CarrierType =“NonAnchor”;ngen.Config.NPDCCH。使=“关闭”;%禁用NPDCCHngen.Config.NPDSCH。StartSubframe = 0;ngen.Config.NPDSCH。NRep = 8;ngen.Config.NPDSCH。NSF = 5;%显示网格,生成时域信号图;ngen.displayResourceGrid;[waveform1 ~, ofdmInfo1] = ngen.generateWaveform;%建立一个独立的,锚载体,禁用NPDSCH NPDCCH所以%,它包含nps /、/ NPBCH / SIB1-NB /关系。ngen = NBIoTDownlinkWaveformGenerator;ngen.Config.NPDCCH。使=“关闭”;%禁用NPDCCHngen.Config.NPDSCH。使=“关闭”;%禁用NPDSCH%显示网格,生成时域信号图;ngen.displayResourceGrid;waveform2 = ngen.generateWaveform;%绘制信号生成的两个波形的频谱。简介= dsp.SpectrumAnalyzer (2);简介。ShowLegend = true;简介。ChannelNames = {非链接载体完全被NPDSCH /评分量表(端口2000)”,…的锚载体nps /、/ NPBCH / SIB1-NB NRS只有(端口2000)};简介。SampleRate = ofdmInfo1.SamplingRate;简介(waveform1 waveform2);

附录

下面的例子使用了助手类:

选定的参考书目

  1. 3 gpp TS 36.211”物理通道和调制”

  2. 3 gpp TS 36.212“多路复用和信道编码”

  3. 3 gpp TS 36.213“物理层程序”

  4. 3 gpp TS 36.321”介质访问控制(MAC);协议规范”

  5. 3 gpp TS 36.331”无线资源控制(RRC);协议规范”

  6. 3 gpp TS 36.300”总体描述;第二阶段”

  7. 3 gpp TS 36.101”用户设备(UE)无线电发射和接受“

  8. 3 gpp TS 36.141”基站(BS)一致性测试”

  9. o . Liberg m·桑德博格Y.-P。王,j·伯格曼和j . (goldman Sachs)、移动互联网的东西:技术、标准和性能,爱思唯尔,2018年。